Belangrijkste materialen van zonnepaneelmodules: een volledige uitsplitsing

Inleiding

De meeste fotovoltaïsche modules zijn opgebouwd uit een handvol kernmaterialen. Een typische zonnemodule bestaat uit frontmateriaal, zonnecellen, inkapselingsmateriaal, backmateriaal, het frame en enkele ondersteunende onderdelen. Elke laag heeft zijn eigen functie en samen bepalen ze hoe goed de module presteert en hoe lang hij meegaat. Laten we ze een voor een doornemen.

Frontmateriaal

Wat het doet en waarom glas wint

Het frontmateriaal van een PV-module moet een hoge transmissie hebben over het golflengtebereik dat bruikbaar is voor de zonnecellen, samen met een lage brekingsindex, zodat zonlicht zo efficiënt mogelijk wordt geabsorbeerd. Naast transmissie en reflectie moet het frontmateriaal ondoordringbaar zijn voor water, een goede slagvastheid hebben, stabiel blijven onder langdurige UV-blootstelling en een lage thermische weerstand hebben om te voorkomen dat water of waterdamp de metalen contacten en verbindingen aantast, wat de levensduur van de module zou verkorten.

Omdat modules buiten staan en vaak te maken krijgen met zware weersomstandigheden zoals wind, zand, regen en sneeuw, moet het frontmateriaal ook een zekere stijfheid hebben om de cellen erin te beschermen tegen externe schokken.

Er zijn verschillende opties voor het front, waaronder acryl, polymeren en glas. De meest voorkomende keuze is gehard laag-ijzerglas, omdat het goedkoop, sterk, stabiel, zeer transparant, waterdicht, luchtdicht is en een goede zelfreinigende werking heeft.

Zonnecellen

Het hart van stroomopwekking

De zonnecel is een van de belangrijkste onderdelen van een PV-module en bepaalt direct het totale vermogen van de module. Het is een halfgeleiderwafel die elektriciteit opwekt uit zonlicht, en zolang aan bepaalde verlichtingsomstandigheden wordt voldaan, geeft de cel een spanning af en produceert stroom wanneer deze in een circuit wordt aangesloten.

Er zijn veel celopties. Qua procestechnologie omvatten ze TOPCon, BC, HJT en andere. Qua maatspecificatie zijn er 182, 183, 210 en meer. Zelfs binnen dezelfde technologie en maat worden cellen verder ingedeeld op efficiëntie.

Inkapselingsmateriaal

De hechtlaag die alles bij elkaar houdt

Het inkapselingsmateriaal zorgt voor hechting tussen de zonnecellen en de voor- en achteroppervlakken van de module. Het moet stabiel blijven onder hoge temperatuur en sterke UV-blootstelling. Het moet ook optisch transparant zijn, met lage thermische weerstand en hoge elektrische weerstand.

EVA (ethyleenvinylacetaat) is het meest gebruikte inkapselingsmateriaal. Het wordt geleverd als een dunne film die tussen de cellen en de voor- en achteroppervlakken wordt gelegd, waardoor een sandwichstructuur ontstaat. Deze sandwich wordt vervolgens gedurende een bepaalde tijd onder een bepaalde druk verhit tot 140-150°C, waardoor het EVA polymeriseert en de module aan elkaar hecht. In de onderstaande afbeelding is de semi-transparante film over de cellen EVA.

Achterblad

Het beschermende achteroppervlak

Het PV-achterblad is het achteroppervlak van de module. De belangrijkste vereisten zijn lage thermische weerstand en het vermogen om water of waterdamp buiten te houden. Enkelglasmodules gebruiken meestal een polymeerfilm als achterblad, terwijl dubbelglasmodules in plaats daarvan glas gebruiken, omdat een transparante glazen achterkant licht kan absorberen dat van de grond wordt gereflecteerd en bijdraagt aan het vermogen.

PV-ribbon (vertind koperen lint)

Hoe stroom wordt verzameld en getransporteerd

Het PV-ribbon, een vertind koperen lint, wordt voornamelijk verdeeld in interconnect-ribbon en bus-ribbon. Het interconnect-ribbon verbindt de cellen in een module; het wordt rechtstreeks op de geleidende busbars op het celoppervlak gesoldeerd door een stringermachine, waardoor de stroom van elke cel wordt geleid en verzameld. Het bus-ribbon verbindt de celstrings in een module; het wordt gesoldeerd aan de interconnect-ribbons en verzamelt de door de cellen geproduceerde stroom in de aansluitdoos.

De basis van de PV-ribbon is koper, bedekt met een dunne laag tin. De koperen basis biedt hoge geleidbaarheid en lage weerstand, waardoor de interne weerstand van de module wordt verlaagd en het vermogensverlies wordt verminderd. Tincoating is nodig omdat koper een hoog smeltpunt heeft en slecht soldeerbaar is; het coaten van tin op de koperen basis geeft de ribbon goede lasbaarheid en zorgt ervoor dat de interconnect-ribbon stevig hecht aan de busbars op het celoppervlak, wat een goede stroomdoorgang garandeert.

Aansluitdoos

De brug naar het externe circuit

De aansluitdoos transporteert stroom op de PV-module. Het verbindt met de interne bus-ribbon en koppelt de module aan het externe circuit. Het moet goede elektrische prestaties leveren en het ontwerp en de afmetingen moeten voldoen aan de eisen van de werkomgeving, inclusief elektrische, mechanische, hittebestendige, corrosiebestendige en weersbestendige vereisten, zonder schade toe te brengen aan gebruikers of het milieu. Veelgebruikte PV-module-aansluitdozen gebruiken MC4-snelconnectoren.

Frame

Sterkte, afdichting en eenvoudige installatie

Het frame dient verschillende doelen. Ten eerste beschermt het de glasrand en voorkomt het dat de module barst onder externe kracht. Ten tweede versterkt het, in combinatie met randafdichting, de afdichtingsprestaties van de module. Ten derde verbetert het aanzienlijk de algehele mechanische sterkte van de module. Ten vierde maakt het de module eenvoudiger te installeren en te transporteren, en fungeert het als drager die de module verbindt met de montagestructuur, zodat een juiste bevestiging de beste belastingsweerstand biedt, van enkele armaturen tot geïntegreerde arrays, en de mechanische capaciteit van het hele energiecentrale systeem verhoogt.

Afdichtmiddel

Vocht buiten houden

Afdichtmiddel wordt gebruikt om de aansluitdoos aan de PV-backsheet te hechten, waardoor de opening ertussen waterdicht blijft en de weersbestendigheid van de module verbetert. Het hecht ook de module aan het frame, waardoor de verbinding tussen beide wordt versterkt en wordt voorkomen dat waterdamp de module binnendringt.

Ooitech's Visie

Ooitech gelooft: de prestaties en levensduur van een zonnemodule hangen af van hoe goed de gelaagde materialen, van frontglas tot afdichtmiddel, samenwerken als één systeem.